论集束管在高速公路的应用

黄仲 陈福 陈智

摘要：文章依托高速公路通信管道建设实践，从物理化学性能和施工造价两方面，对比分析了传统硅芯管和集束管应用于通信管道的优劣，并结合工程实例，介绍了集束管应用的原则要求与方法。

關键词：高速公路;通信管道;集束管;硅芯管

0 引言

1988年修建的上海沪嘉高速公路，标志着我国高速公路的发展进入了一个历史性的时期。自1988年到现在，高速公路经历了30多年的发展，从2008年开始进入突飞猛进的高速发展时期。随着机电系统的日益更新，对高速公路的通信管道提出了更高的要求。为了适应高速公路发展的需求，高速公路的通信管道从无到有，从开始的水泥管道发展到现在普遍使用的硅芯管道，从管道材料到铺设技术都经历了几次大的革新。

目前大部分的高速公路还是采用硅芯管作为高速公路通信管道的主要材料，但是随着光缆技术不断发展更新，集束管已经悄然问世，其优点是占地少、容量大、杜绝鼠患，是普通硅芯管不可比拟的。以下简单对传统硅芯管和集束管进行探讨。

1 管材外形的比较

根据《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的要求，一孔硅芯管与集束管外形对比如图1和图2所示。

从外形可以看出，传统硅芯管是单孔，而集束管是外管里面包含有若干微管。传统硅芯管是一管一缆，而集束管是一微管一微缆，微缆的光纤芯数和传统光缆基本是一致的，一孔微管与传统一孔硅芯管容量一致，因此集束管的容量要比传统硅芯管大得多。

2 物理化学性能比较

传统硅芯管与集束管的物理化学性能分别见表1、表2。

从物理化学性能指标可以看出，两个产品大致是相同的。

3 施工及造价比较

通常按照高速公路的配置，以18孔40/33mm的硅芯管与3孔41/36×6mm的集束管作比较。集束管的体积是硅芯管体积的1/6，假设埋设的位置一样，那么集束管填挖方工程量是硅芯管的1/6，配套的过桥管箱也相应地比硅芯管小，能节约造价。

普通一孔硅芯管的价格为5.5元/m，集束管的价格为19元/m，按100km高速公路计算，18孔硅芯管的造价为990万元，3孔集束管的造价为570万元，节约造价420万元。

因此在同等容量的情况下，集束管可以较大程度地节约工程造价。

4 集束管在工程实际中的应用

广西河池至百色高速公路通信管道材料，经过多次方案论证后，决定主线采用4根40/33mm高密度聚乙烯硅芯管+2根7孔12/9mm铝塑复合集束微管。广西河池至百色高速公路，起点桩号为K0+000，终点桩号为K179+086.202，主线全长约为179km。通信管道包括本路段的干线管道以及互通式立交及收费站、监控通信管理站、服务区等的进站支线管道。本工程所用铝塑复合硅芯管规格为外径40mm、内径33mm。主线采用4根40/33mm高密度聚乙烯硅芯管+2根7孔12/9mm铝塑复合集束微管。主要的技术指标应该符合《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的技术要求。铝塑复合硅芯管必须经过有资质的检测部门现场抽样检测，检测合格的产品需出具检测报告后方可使用。铝塑复合硅芯管的使用寿命应>50年。

铝塑复合集束微管，具有相对较厚的护套层壁厚，典型值为2.5mm及以上。较厚的壁厚为内部微管和微缆提供充足的机械防护，一般可应用于长途干线、城域网络道路的直接埋地敷设，与传统硅芯管应用场景相同。

微管的规格和基本性能参数符合2018年中华人民共和国信息产业部颁布的关于微管、微缆的行业标准YD/T1460要求。

4.1 微管的技术要求

（1）微管的主要材料是高密度聚乙烯（HDPE），原材料必须经过有资质的单位检验合格。

（2）出厂的微管外形应具备以下条件：

①微管的表面颜色均匀并且没有色差。

②微管内壁的表面不能出现凹凸不平等不光滑现象，也不能出现内壁截面厚度不均匀的现象。内壁四周必须平整、没有孔洞、不能有塌陷坑凹等明显的缺陷，更不能在内壁上出现杂质麻点及撕裂痕迹等工艺缺陷。内壁截面处不能出现裂痕、气泡等缺陷。如有以上缺陷均不能投入使用。

③为了有效地提高光、电缆的吹缆速度和有效距离，微管的内壁应该平滑并且必须添加有机硅涂层，或在微管的内壁采用纵向的导线槽，也可同时采用纵向导线槽和硅涂层两种方式。采用有机硅涂层和纵向导线槽（或者同时采用两种方式）后，微管的内壁静态摩擦系数应≤0.25，微管的内壁动态摩擦系数应≤0.20。

④微管的整体尺寸要求：如规格为12.0/9.0mm的微管，微管的外径应为12.0±0.1mm，微管的内径最小值（肋顶之间的最小直径）应为8.9mm。规格应符合《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》（JT/T496-2018）的要求。

（3）微管的敷设。光、电缆应该采用气吹穿式敷设。敷设光、电缆时应配置吹缆设备，吹缆设备的大小应该与微管的管径相匹配，切不可使用大功率来吹小微管，否则会导致微管被吹破，造成不必要的损失。微管应该至少能承受12bar的空气压力，敷设96芯及以下微型光缆时，气吹的距离应>1400m，如不能达到以上标准，则应检查吹缆机的压力是否达标及微管内壁的摩擦系数是否偏大。

（4）微管的排列要求。微管排列应该整齐、分布均匀。微管的顺序应采用不同的颜色进行识别，其颜色顺序应该为：蓝、橙、绿、棕、灰、红、白、黑、黄、紫、粉红或青绿色，符合GB/T6995.2规定的颜色要求。在特殊情况下，供需双方应协商确定使用管的颜色，并确定颜色使用先后顺序，在竣工资料中要特别注明。在能保证从端面可识别的情况下，经供需双方协商也可使用色条来加以识别，在竣工资料中要特别注明。

（5）微管的主要机械性能指标。微管的拉伸屈服强度应≥18MPa;微管的断裂伸长率应≥350%;微管的环刚度应≥6.3kN/m2。

4.2 外保护管的主要性能指标

（1）外保护管应该由高密度聚乙烯（HDPE）制造并和铝带胶合而成。胶合过程中，铝带应均匀分布，不能有铝带露于外保护管外，也不能在胶合过程中影响外保护管的外形尺寸。

（2）出厂的外保护管外形须具备以下条件：外保护管的表面不能出现凹凸不平的不光滑现象，也不能出现内壁截面厚度不均匀的现象。内壁四周必须平整、没有孔洞，不能有塌陷坑凹等明显的缺陷，更不能在内壁上出现杂质麻点及撕裂痕迹等工艺缺陷。内壁截面处不能出现裂痕、气泡等缺陷，如有以上缺陷均不能投入使用。管内塑层、铝管层、外塑层应紧密胶合，外保护管的外观颜色均匀一致并且无色差。外壁上的产品标识应该完整、齐全、规范。外保护管应分为三层结构，即内塑层、铝管层、外塑层，各层之间必须分层明确，相互独立，而又胶合成形。敷设光、电缆时不能出现断层、分层脱落等现象。

（3）外保护管在与微管整合成束的过程中，应保持微管的排列顺序不变、位置前后一致，不得对微管的外壁、内壁或整体结构造成破坏，否则将会影响吹气敷设光、电缆的速度及敷设距离。

（4）在同一路段中，敷设多根铝塑复合集束微管时，应该用不同的颜色对铝塑复合集束微管（外保护管）来进行识别。颜色的排列顺序应该由始至终保持一致，中间不能以其他颜色代替，其颜色顺序应该为蓝、橙、绿、棕、灰、红、白、黑、黄、紫、粉红或青绿色，遵循GB/T6995.2的规定。在条件特殊的情况下，供需双方应协商确定使用管的颜色，并确定颜色使用先后顺序，在竣工资料中要特别注明。在能保证从端面可识别的情况下，经供需双方协商也可使用色条来加以识别，在竣工资料中也要特别注明。

（5）外保护管材的机械性能。外保护管材的拉伸屈服强度≥18MPa;外保护管材的断裂伸长率≥350%。

（6）单孔铝塑复合集束微管在运输及敷设过程中，要求能承受重量的拉伸负荷应相当于1000m铝塑复合集束微管的管重。运输过程中必须谨慎，不能负载超过1000m铝塑复合集束微管的管重，当重量负荷卸除了以后，微管内径最大变形量不能大于初始内径的15%。

4.3 纵向预埋管道原则

（1）主线一般路段纵向预埋4根40/33mm铝塑复合硅芯管+2根7孔12/9mm铝塑复合集束微管管道于道路中央分隔带内，其埋深为700mm。

（2）管道过上跨桥，渐变段为10m，桥上用管箱方式过桥。管箱的托架采用预埋方式固定。

（3）管道过主线大中桥，用310mm×190mm玻璃钢管箱保护于桥中央分隔带穿过的方式。管道过匝道桥，用310mm×190mm玻璃鋼管箱保护从桥梁外侧通过。

管箱的托架均采用预埋方式。所有钢结构均应做防锈处理。

（4）管道过中央分隔带开口、中央分隔带中墩处必须用C15混凝土包封。

（5）管道过桥梁、明通道及明涵时，应该在结构物的两侧设置调整高程的渐变段，使管道从涵洞顶部或桥梁中央分隔带中通过。

（6）在下互通、进收费站、服务区处通过横向预埋镀锌钢管与主线管道相连，下互通管道沿匝道路侧敷设。

4.4 手孔的布设

根据采用的铝塑复合硅芯管敷设特点，参考路线的平曲线设计，本路手孔的设置按以下原则进行：

（1）主线手孔如无特别说明则设在中央分隔带内，在互通立交、服务区、监控设施等地方，则根据需要在路侧设置手孔。

（2）手孔间距在一般路段按1km左右的长度考虑。

（3）在服务区、收费站等横向预埋管道的相应中央分隔带处，设置手孔。

（4）手孔应设在纵向钢护栏的立柱间隙处。

（5）收费广场（站）、服务区等附近的孔井具体位置，可在收费站施工时统一考虑，并可根据实际情况，做出适当调整。

河池百色高速公路已经建设完成，集束管在高速公路上的施工安装维护也得到施工方、业主方的一致认可，同时也大大减少了项目的工程造价。

5 结语

目前，集束管的制造技术越来越成熟，与之配套使用的微缆制造技术也越来越成熟，相信更加节约道路空间、更加节省造价的集束管会慢慢地取代传统的硅芯管。作者建议，目前阶段可以采用搭配使用的方法，即减少传统硅芯管又增加集束管，传统硅芯管中敷设分支频繁的道路监控光缆，而集束管中敷设分支较少的分中心之间的主干光缆，使得两种管材能够最大程度地发挥相应的优势的同时又能减少部分工程造价。集束管已经在河池至百色高速公路得到应用，并取得良好的效果，相信集束管将会成为高速公路通信管道的趋势。

参考文献：

[1]JT/T496-2018，公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管[S].